Prof. Dr. Maria A. Loi

Forschungsschwerpunkte: Photophysik und Optoelektronik von Nanomaterialien, Metallhalogenid-Perowskite, kolloidale Quantenpunkte, Quantenpunkt-Supergitter

Maria A. Loi ist eine italienische Physikerin und Materialwissenschaftlerin. Sie zählt zu den führenden Forscherinnen im Bereich der Optoelektronik und Photonik und leistete bedeutende Beiträge zur Materialphysik und Bauelemente-Entwicklung. Mit ihrer Forschung zu organischen, hybriden und anorganischen Halbleitern schlägt sie eine Brücke zwischen Grundlagenforschung und transformativen technologischen Anwendungen, insbesondere im Bereich des Ladungstransports, der Photodetektoren und Solarzellen.

Zusammen mit Kolleginnen und Kollegen erzeugte Maria A. Loi die ersten ambipolaren Leuchtdiodentransistoren. Das sind Bauelemente, die Lichtemission mit transistorähnlichem Schaltverhalten kombinieren. Mit dieser Pionierarbeit eröffnete sie ein neues Forschungsfeld in der Optoelektronik. In jüngerer Zeit setzte sie einen Meilenstein, indem sie die bis dato effizientesten Nahinfrarot-Leuchtdiodentransistoren auf Basis von PbS-Quantenpunkten als aktiver Schicht entwickelte.

In einem weiteren Forschungsbereich arbeitet Maria A. Loi daran, Blei in Perowskit-Solarzellen durch zinnbasierte Alternativen zu ersetzen. Im Jahr 2018 erzielte sie den damals höchsten Wirkungsgrad für zinnbasierte Perowskit-Solarzellen. Darüber hinaus entdeckte sie die ungewöhnlich langsame Relaxation heißer Ladungsträger in zinnbasierten Perowskiten, eine Beobachtung, die später von anderen Forschungsgruppen bestätigt und erweitert wurde und das Potenzial eröffnet, fundamentale Effizienzgrenzen von Solarzellen zu überschreiten.

Als eine der Schlüsselfiguren in der Kohlenstoffnanoröhren-Elektronik entwickelte Maria A. Loi die Polymer-Umhüllungstechnik, um halbleitende Nanoröhren zu reinigen. Dies ermöglicht hochreine Lösungen für Bauelemente wie Feldeffekttransistoren und Inverter. Sie führte außerdem eine Methode zur Selbstorganisation einwandiger Kohlenstoffnanoröhren mithilfe von thiol-funktionalisierten konjugierten Polymeren ein, die eine skalierbare Herstellung leistungsfähiger Transistoren ermöglicht.

Auf dem Gebiet der kolloidalen Quantenpunkt-Elektronik trieb Maria A. Loi sowohl die Herstellung effizienter Solarzellen als auch das Verständnis derer physikalischer Eigenschaften voran. Sie zeigte, wie die Zustandsdichte gezielt eingestellt werden kann, um p- oder n-leitende Ladungsträger zu erzeugen, und entwickelte hochstabile PbS-Quantenpunkt-Tinten für skalierbare Infrarot-Photodetektoren im kurzwelligen Bereich. Ihre Arbeiten zu Quantenpunkt-Supergittern mit Rekordmobilitäten haben neue Wege im Bereich optoelektronischer Metamaterialien eröffnet.

Die Ergebnisse von Maria A. Loi finden Anwendung in der Solarenergiegewinnung, der Infrarot-Sensortechnik, der Lichterzeugung sowie in der Entwicklung neuartiger optoelektronischer Bauelemente.